Världens hav är ett stort förvar för gaser inklusive ozonnedbrytande klorfluorkolväten, eller CFC. De absorberar dessa gaser från atmosfären och drar dem ner till djupet, där de kan förbli sekvestrerade i århundraden och mer.

Marin CFC har länge använts som spårämnen för att studera havsströmmar, men deras inverkan på atmosfäriska koncentrationer antogs vara försumbar. Nu, MIT -forskare har funnit oceaniska flöden av minst en typ av CFC, känd som CFC-11, påverkar faktiskt atmosfäriska koncentrationer. I en studie som idag visas i Förfaranden från National Academy of Sciences , teamet rapporterar att det globala havet kommer att vända sin långvariga roll som en diskbänk för den potenta ozonnedbrytande kemikalien.

Forskarna planerar att år 2075, haven kommer att släppa ut mer CFC-11 tillbaka till atmosfären än de absorberar, avger detekterbara mängder av kemikalien senast 2130. Vidare, med ökande klimatförändringar, detta skift kommer att ske 10 år tidigare. Utsläppen av CFC-11 från havet kommer effektivt att förlänga kemikaliens genomsnittliga uppehållstid, vilket får den att dröja fem år längre i atmosfären än den annars skulle göra. Detta kan påverka framtida uppskattningar av CFC-11-utsläpp.

De nya resultaten kan hjälpa forskare och beslutsfattare att bättre hitta framtida källor till kemikalien, som nu är förbjudet över hela världen enligt Montrealprotokollet.

"När du kommer till första halvan av 22 -talet, du får nog av ett flöde som kommer ut ur havet så att det kan se ut som om någon lurar Montrealprotokollet, men istället, det kan bara vara det som kommer ut ur havet, "säger studiens medförfattare Susan Solomon, Lee och Geraldine Martin professor i miljöstudier vid MIT:s Department of Earth, Atmosfär och planetvetenskap. "Det är en intressant förutsägelse och förhoppningsvis hjälper framtida forskare att undvika att bli förvirrade över vad som händer."

Salomons medförfattare inkluderar huvudförfattaren Peidong Wang, Jeffery Scott, John Marshall, Andrew Babbin, Megan Lickley, och Ronald Prinn från MIT; David Thompson från Colorado State University; Timothy DeVries från University of California i Santa Barbara; och Qing Liang från NASA Goddard Space Flight Center.

Ett hav, övermättad

CFC-11 är ett klorfluorkolväte som vanligtvis användes för att tillverka köldmedier och isolerande skum. När den släpps ut i atmosfären, kemikalien sätter igång en kedjereaktion som slutligen förstör ozon, det atmosfäriska skiktet som skyddar jorden från skadlig ultraviolett strålning. Sedan 2010, produktionen och användningen av kemikalien har fasats ut över hela världen enligt Montrealprotokollet, ett globalt fördrag som syftar till att återställa och skydda ozonskiktet.

Sedan dess avveckling, nivåerna av CFC-11 i atmosfären har sjunkit stadigt, och forskare uppskattar att havet har absorberat cirka 5 till 10 procent av alla tillverkade CFC-11-utsläpp. När koncentrationerna av kemikalien fortsätter att falla i atmosfären, dock, det förutspås att CFC-11 kommer att övermättas i havet, trycka på den för att bli en källa snarare än en diskbänk.

"För en tid, mänskliga utsläpp var så stora att det som gick i havet ansågs försumbart, "Säger Salomo." Nu, när vi försöker bli av med mänskliga utsläpp, vi finner att vi inte helt kan ignorera vad havet gör längre. "

En försvagande reservoar

I deras nya tidning, MIT -teamet ville hitta när havet skulle bli en källa till kemikalien, och i vilken utsträckning havet skulle bidra till CFC-11-koncentrationer i atmosfären. De försökte också förstå hur klimatförändringar skulle påverka havets förmåga att absorbera kemikalien i framtiden.

Forskarna använde en hierarki av modeller för att simulera blandningen inom och mellan havet och atmosfären. De började med en enkel modell av atmosfären och de övre och nedre lagren av havet, både på norra och södra halvklotet. De lade till i denna modell antropogena utsläpp av CFC-11 som tidigare rapporterats genom åren, sprang sedan modellen framåt i tid, från 1930 till 2300, att observera förändringar i kemikaliens flöde mellan havet och atmosfären.

De ersatte sedan havsskikten i denna enkla modell med MIT -modellen för allmän cirkulation, eller MITgcm, en mer sofistikerad representation av havsdynamik, och körde liknande simuleringar av CFC-11 under samma tidsperiod.

Båda modellerna producerade atmosfäriska nivåer av CFC-11 till idag som matchade med inspelade mätningar, att ge laget förtroende för sitt tillvägagångssätt. När de tittade på modellernas framtida prognoser, de observerade att havet började släppa ut mer av kemikalien än det absorberade, börjar omkring 2075. År 2145, havet skulle avge CFC-11 i mängder som skulle kunna detekteras med nuvarande övervakningsstandarder.

Havets upptag under 1900 -talet och utsläpp i framtiden påverkar också kemikaliens effektiva uppehållstid i atmosfären, minska den med flera år under upptagningen och öka den med upp till 5 år i slutet av 2200.

Klimatförändringar kommer att påskynda denna process. Teamet använde modellerna för att simulera en framtid med global uppvärmning på cirka 5 grader Celsius år 2100, och fann att klimatförändringar kommer att öka havets förskjutning till en källa med 10 år och producera detekterbara nivåer av CFC-11 år 2140.

"Rent generellt, ett kallare hav kommer att absorbera fler CFC, "Wang förklarar." När klimatförändringarna värmer havet, det blir en svagare reservoar och kommer också att gasa ut lite snabbare. "

"Även om det inte fanns några klimatförändringar, som CFC förfaller i atmosfären, så småningom har havet för mycket i förhållande till atmosfären, och det kommer tillbaka, "Tillägger Salomo." Klimatförändringar, Vi tror, kommer att få det att hända ännu tidigare. Men växeln är inte beroende av klimatförändringar. "

Deras simuleringar visar att havets förskjutning kommer att ske något snabbare på norra halvklotet, där storskaliga havscirkulationsmönster förväntas sakta ner, lämnar fler gaser i det grunda havet för att fly tillbaka till atmosfären. Dock, att veta de exakta drivkrafterna för havets vändning kommer att kräva mer detaljerade modeller, som forskarna tänker utforska.

"Några av nästa steg skulle vara att göra detta med modeller med högre upplösning och fokusera på förändringsmönster, "säger Scott." För tillfället, Vi har öppnat några fantastiska nya frågor och fått en uppfattning om vad man kan se. "